TITULO : ANGULO DE REPOSO LENTEJA (LENS CULINARIS) CAFÉ (CAFETO ARABICA) CACAO(THEOBROMA CACAO) UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AGRICOLA Práctica postcosecha de granos y semillas Daniel González 273402 Diego Bolívar 273025 David Andrés Rivas Tabares 273371 El conocimiento del ángulo de reposo, una de las características físicas de 273412 los granos y Iván Darío Pinilla Martínez información semillas, constituye una fundamental de ingeniería para adecuar y operar maquinas, diseñar y construir estructuras de almacenamiento. Además, constituyen parámetros fundamentales para el diseño de nuevas estructuras basadas en la física de cada grano es particular, cuidando de la seguridad industrial de una planta de beneficio de los mismos. 23/03/2011 .............12 ..............................4 Factores que disminuyen el ángulo de reposo.........................................................................................................................................................................................................................................................3 OBJETIVOS..................................................................Página |2 Contenido TITULO: ANGULO DE REPOSO LENTEJA (LENS CULINARIS)........................................................7 PREGUNTAS DE CONSULTA...3 MARCO TEÓRICO..................................................................11 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.......................................................... CAFÉ (CAFETO ARABICA) Y CACAO (THEOBROMA CACAO).......................................9 ANÁLISIS DE RESULTADOS......3 ANGULO DE REPOSO...............................................................................................................4 MATERIALES Y MÉTODOS................................................7 MÉTODO PARA LA DETERMINACION DEL ANGULO DE REPOSO................................................3 INTRODUCCION.....................4 FACTORES FÍSICOS....................................................................................................................................................................................................................................9 CÁLCULOS Y RESULTADOS...............................................3 CAPACIDAD DE FLUJO.............................11 BIBLIOGRAFÍA..............................................7 MATERIALES................................................................. ➢ Usar correctamente los equipos para determinar el ángulo de reposo. lenteja. ➢ Identificar los diferentes factores que hacen variar el ángulo de reposo. El conocimiento de esta característica de los granos nos ayuda a mantener una mejor calidad de los mismos asumiendo un menor riesgo de impacto cuando se hace una descarga ya que este ángulo es un indicador de la fluidez del material y mientras menor sea valor de este ángulo menor va a hacer el riesgo de impacto.Página |3 TITULO: ANGULO DE REPOSO LENTEJA (LENS CULINARIS). . CAFÉ (CAFETO ARABICA) Y CACAO (THEOBROMA CACAO) INTRODUCCION La determinación del ángulo de reposo es de gran importancia para la construcción de estructuras agrícolas para el cargue y el descargué de granos (por ejemplo para la construcción de un silo) o para el transporte de los mismos desde y hacia los silos. OBJETIVOS ➢ Determinar el ángulo de reposo de diferentes tipos de granos. Permitiendo un adecuado manejo al momento de efectuar cargas y descargas sin afectar la estructura física del grano ni las estructuras que permiten su movimiento o almacenamiento según sea el caso. ➢ Estudiar los factores que influyen en la variación del ángulo de reposo. Este valor toma mayor importancia. En el transporte de de grano a granel por vía marítima. café y cacao. pues tiene una estrecha relación con el valor del ángulo de rolido (movimiento de rotación según el eje longitudinal del buque producido durante navegación entre las olas) y el posible corrimiento de carga que afecta la estabilidad trasversal de la embarcación. Es el más importante y se presenta en todos los casos en que la masa granular se encuentra en 1 http://docencia.edu. Uno de los parámetros para medir la capacidad de flujo de los materiales es el ángulo de reposo estático. Angulo de reposo dinámico. 2.co/qf/farmacotecnia/07/cflujo. Angulo de reposo estático. a saber. El ángulo formado por la horizontal y el talud es el ángulo de reposo. contenido de humedad y orientación de las partículas que conforman la masa de grano. Mientras menor sea su valor más fácil será el deslizamiento del grano y menor será el riesgo de impacto. el producto forma un montículo.udea. Igualmente cuando se llena un silo el ángulo de reposo puede variar dependiendo la altura de llenado y el flujo del material. volumen superficie del grano.html . El ángulo de reposo es un indicador de la fluidez del material.Página |4 MARCO TEÓRICO CAPACIDAD DE FLUJO1 Se refiere a uno de los requisitos que debe cumplir un material para que se pueda comprimir con tener muy buena fluidez. El ángulo de reposo varia con el contenido de humedad debido a la lámina superficial que rodea a cada partícula y a los efectos de la tensión superficial que predomina sobre los productos granulares. 1. Ángulo de Reposo en Granos Cuando un grano es vaciado sobre una superficie horizontal plana. Este ángulo está influenciado por el tamaño. Existen dos tipos de ángulos de reposo. Es el ángulo que forma el material granular cuando se desliza sobre sí mismo. similar a un cono invertido. ANGULO DE REPOSO Figura 1. Este es el ángulo de la pendiente formada por el cono producido respecto al plano horizontal cuando se le deja caer libremente un material. USA . Segregación. El porcentaje de aire inter . • Menor rugosidad de la superficie de la partícula. • Mayor esfericidad de la partícula. siendo las partículas sometidas a un movimiento donde responden de manera diferente dependiendo de su peso específico. se encuentra determinada por el ángulo de reposo del grano estudiado. El aire tiende a desplazarse de los sectores calientes a los más fríos. una bodega o una maquina. Razón por la cual los componentes más pesados caen verticalmente y el material liviano es arrastrado por las corrientes de aire hacia las paredes del depósito. definiéndose como el ángulo de la base de apoyo y el cono originado por el grano al ser vertido sobre la superficie. como en las operaciones de cargue y descargue de un silo. FACTORES FÍSICOS3 Algunos de estos factores afectan de alguna manera el ángulo de fricción de los granos. Conductividad húmeda. Sorción.N. En resumen a mayor diferencia de temperaturas más importante es • • • • 2 3 http://es. Separación natural de los componentes de un granel durante el llenado de un depósito o camión. gracias a esto se tiene una distribución heterogénea de los componentes del granel Fluidez. entre otras. • Mayor homogeneidad de la pila. Es la calidad del movimiento de los granos. • Menor humedad de la pila. Se refiere al movimiento de humedad en función de los gradientes de temperatura.org/wiki/Angulo_de_reposo MOHSENIN. Gordon and Breach Scienc3e Publishing. Este es un grupo Este factor incluye dos fenómenos físicos: la absorción siendo la toma de humedad del aire que penetra en la estructura porosa del grano a través de sus capilares y la adsorción que corresponde al vapor de agua retenido sobre la superficie del grano.Página |5 movimiento. • Porosidad. Los granos en masa definen un volumen de intersticial entre ellos. de igual forma se debe tener en cuenta que el aire caliente es más liviano que el frío. Factores que disminuyen el ángulo de reposo2 • Mayor tamaño de la partícula. N. además es capaz de transportar una mayor cantidad de agua en forma de vapor.wikipedia.grano se le llama porosidad y este valor se encuentra entre el rango del 35 al 40%. siendo partículas granulares independientes. su forma. 1970. Physical Properties of Plant and animal Materials. grano y parte de la humedad del grano es arrastrada por el movimiento del aire que se produce siempre que exista una parte caliente y la otra fría.5 18.2 12.0 34. El grano tiene una conductividad térmica bastante baja. razón por la cual provoca aumentos significativos de temperatura en focos bien localizados.0 33.5 27.0 29.0 ÁNGULO DE REPOSO (°) 31.0 29.3 4 Fuente: Laboratorio de Postcosecha.1 11. Conductividad Térmica.grano de este sector se enfrían. realizados en el laboratorio de postcosecha de granos del Departamento de Ingeniería Agrícola de la Universidad Nacional de Colombia. Universidad Nacional de Colombia . se han obtenido ecuaciones que permiten determinar el ángulo de reposo en función del contenido de humedad para varios productos tropicales. • En general la humedad del aire inter. Ángulo de Reposo de Algunos Granos para diferentes Contenidos de Humedad4 PRODUCTO Cebada Maíz ICA 508 Lenteja Trigo CONTENIDO DE HUMEDAD (%bh) 13.2 16. al llegar a la zona fría la humedad se condensa y ocasiona daños a los granos que están en contacto directo con ella. Departamento de Ingeniería Agrícola. del orden del 0. es decir tiene una capacidad aislante.0004 caloriascm*s.9 29. Cuando en un silo de almacenamiento elaborado en lámina presenta en su exterior aire frío el grano que se encuentra en contacto con las paredes y el aire inter.0 44. • Como resultado de los trabajos de investigación. TABLA 1.Página |6 el movimiento de humedad.3 19. Es la capacidad para transferir o difundir el calor. 1 11.6 Soya Ajonjolí Cacao Café Pergamino Café Trillado Garbanzo Palma de Aceite Tabla 2.1 13.36+2. de diferentes granos. Dpto.536*CH α = 17.0 31.8 37.2 13.1 17.1 10. Ingeniería Agrícola.4 31.5 12.3+0.6 36.6 14.6 41.0 32.8 29.0 6.3 33.0 46.7 34.2 35.9868*CH α = 27.5 PRODUCTO Semilla de pasto Bachiaria Brizantha Semilla de pasto Bachiaria Decumbens Maíz ICA 508 Sorgo Sorghica PH -302 Cacao ECUACIÓN α = 12.8 30.0 38.956+0.9 36.1 38.8 44.9 35.0 12.327*CH MATERIALES Y MÉTODOS MATERIALES • • • 5 Dispositivo para determinación del ángulo de reposo Indicador de nivel Granos de Café Laboratorio de Postcosecha.0 13.7 15.6 13.81+0.8 42.5 17. Universidad Nacional de Colombia .0 35.0 13.4+0.0 25.0 12.4 12.25*CH α = 16.0 20.9*CH α = 26. Ecuaciones para cuantificar el ángulo de reposo en función del contenido de humedad en base húmeda.9 43.6 12.3 13.0 35.Página |7 Arroz Cáscara Arroz blanco Fríjol Sorgo soghica PH-302 14. Dispositivo para Medir El Ángulo de Reposo Estático en Granos6 En la realización del laboratorio se utilizo un dispositivo para la determinación del ángulo de reposo mostrado en la figura 4. para estimar el ángulo de reposo se siguieron los mismos pasos para cada uno de los granos estudiados (café. Universidad Nacional de Colombia . en el vertical centro hasta ubicarlo sobre el fin con interiordel tengade cada uno de taludde ayuda de un indicador de nivel. para recoger el grano montículo 6 Fuente: “Características Físico Mecánicas y Análisis de Calidad de Granos” de Julio E.la para con el compuerta los cono en salida transportador su totalmente del granos. recipiente del grano. Este último Porprocedeque deanillo lectura Posteriormente se dispositivo al En verifica se realiza la en eldel Luegoproceso verter el granode Se Elseguida a seel procede para ángulo de reposos se dispone sobre una dispositivo se mediciónmedidor la se ubica repiteel a abrir baja cinco muestras reposos nivelarlo del superficie descarga. ángulo de del compuerta de plana dispositivo. medición equipo. lenteja y cacao). de su cortar con línea libremente. A continuación se describe el proceso. llenándolo formado totalidad la grano por del o el permitir de descarga parte mínimo ¾ partes la haciendo como superior del equipo. Ospina M. la localizado en grano.Página |8 • • Granos de Lenteja Granos de Cacao MÉTODO PARA LA DETERMINACION DEL ANGULO DE REPOSO Figura 2. colocando previamente un cerrada imaginaria (vértice del cono) del altura. sin olvidar realizar la respectiva nivelación del dispositivo antes de cada ensayo. se realiza la lectura del medidor. se deben a cambios en esta variable. PREGUNTAS DE CONSULTA Como influye el contenido de humedad en el angulo de reposo? Que otras variables influyen? El contenido de humedad es una variable muy importante para el ángulo de reposo pues genera esfuerzos debidos a la tensión superficial.Dispositivo para la determinación del ángulo de reposo estático de los granos. Procedimiento de medición del ensayo para ángulo de reposo Figura 4. Después de que el medidor vertical este en la ubicación correcta. Este procedimiento se realizó para café. . la cual corresponde al ángulo de reposo de dicho grano. se podría decir que parte de las diferencias en los valores de ángulo de reposo entre los obtenidos en el laboratorio de forma experimental y los encontrados en la bibliografía. los cuales afectan bastante los resultados que se obtienen en los experimentos. lenteja y cacao con cinco repeticiones para cada grano.Página |9 Figura 3. 4 Cacao Comparación con otros autores CHbh % xxxxx 10. Physical and Thermal Properties of Cofee.5 37 37 38 37. Tomado: 18 /03/2011 hora: 4:00 PM.1 29 Lenteja 10.com/science? _ob=ArticleURL&_udi=B6T8J-49326RK-1&_user=1998. India.1 34. contenido de humedad.9 Angulo de reposo xxxxx 34. Cacao 35 35 35. disponible en: http://www.52 0.5 37.145 43.47 xxxxxx CÁLCULOS Y RESULTADOS En la siguiente tabla se muestra el resumen de los datos y cálculos del presente ensayo: Repetició n# 1 2 3 4 5 Promedio Desv.6 xxxxx Ospina CH bh % xxxxxxx 15 12. Chandrasekar. 1999. por tanto la diferencia con otros autores se pudo generar porque en los diferentes experimentos no se relación estas variables.sciencedirect.P á g i n a | 10 Las variables que inciden en el ángulo de reposos son: forma. sin contar que la única variable que se tubo reporte y se considero en todos los casos como el contenido de humedad no es la misma en todos los casos.753 40.8815 Lenteja 30 31 31.7 Angulo de repos o xxxxxx 31. superficie del grano y la presencia de cuerpos extraños.9 café 6. Indique algunas formulas matemáticas en las cuales se utilice el ángulo de reposo como parámetro de diseño XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Comparación de la literatura y los resultados del ensayo XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Laboratorio de Ing.5 33 34.Tamil Nadu Agricultural University. agrícola(Bogotá) Angulo CH bh de Producto % repos o 16. R.5 46.5 31 0. Viswanathan.pdf .5 31 31.5701 7 V.2 0. Pero para efectos prácticos de nuestro ensayo se desprecio el CH de la muestra lo cual nos impide determinar a qué contenido de humedad corresponden los ángulos encontrados para cada muestra. College of Agricultural Engineering. sin embargo en la ejecución de el experimento solo se tiene en cuenta el contenido de humedad del grano limitando de esta manera a una variable el experimento.6124 Café 36. Coimbatore 641 003. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El ángulo de reposo varia en un mismo producto dependiendo de: ✔ Contenido de humedad del producto. y adicionalmente a ello. ANÁLISIS DE RESULTADOS XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Como se puede notar la lenteja presentó el menor ángulo de reposo entre los tres tipos de grano muestreados. ya que de acuerdo a la teoría sería todo lo contrario. Coef. Es aquí donde se hace necesario analizar otro tipo de factores que pueden influir en la magnitud del ángulo de reposo y en cuanto a la lenteja se puede afirmar que tiene una superficie lisa y forma de disco ovalado. 0. lo cual varia las fuerzas de atracción debidas a las partículas de agua presentes.P á g i n a | 11 Estand. ✔ Si pudiéramos hablar de un índice que es denominado indicador de fluidez podríamos analizar que a menor Angulo de reposo más fácil se desliza el grano. que si este aumenta el ángulo de reposo disminuye puesto que el mayor tamaño del grano disminuye el área de contacto entre los mismos.6228 65. este grano es el de menor tamaño. sin riesgos de impacto ✔ Variedad. ya . Datos y resultados del ensayo para Cacao. Lenteja y Café.2531 Tabla 3. y la forma del producto. Sin embargo no se podría decir que el ángulo menor obtenido se deba primordialmente al tamaño de este grano. y lo que acompañado de una superficie lisa. Dicha forma de disco ovalado hace que la lenteja al caer se acomode como un plato prácticamente horizontal.0255 50. Variac. de la cual depende el tamaño. halla una fricción menor y la pila de grano no genere un mayor ángulo de reposo. que hacen que aumenta la porosidad y varía la fricción. Physical properties of plant and animal materials. así. Bogota: Universidad Nacional de Colombia. • J. XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX BIBLIOGRAFÍA • Mohsenin. ✔ Contenido de impurezas y polvo.). debido a que formas diferentes producen pilas diferentes. Algunos parámetros que se deben tener en cuenta al diseñar un equipo que trabaje con granos son: ✔ Si el proceso va a ser estático o dinámico. GONZALEZ Y OTROS . mayor es el ángulo de reposo. • BOHORQUEZ.P á g i n a | 12 que formas más redondeadas permiten el deslizamiento y reducen el área de contacto.: Gordon and Breach. (1 ed. ✔ El medidor debe tener una óptima calibración para una toma de medida confiable. New York. URMO.A. Nuhin H. Julio Ernesto (2001). S. se deben tener en cuenta el ángulo de reposo el cual es diferente para cada situación. Science Publisher. A. BUSTABAD REY.(2 ed. Inc. ✔ Las formas de aplicación que se van a presentar. El Bulk Carrier en la Práctica. ✔ Tener en cuenta la variedad del grano utilizado ya que muchas de las propiedades físicas y mecánicas difieren dependiendo de esto.). de Ediciones Bilbao 1980. (1986).1981 construcción de dispositivos para determinar algunas propiedades fisico-mecanicas y térmicas de los granos. (pag 102) . A mayor contenido de humedad. ✔ El contenido de humedad de un grano es directamente proporcional al ángulo de reposo. que formas redondas tienten a deslizarse más que las formas ovoides. Caracterización Físico Mecánicas y Análisis de Calidad de Granos. • Ospina. Propiedades y características de los Granos Cerealeros.c. Universidad de Venezuela. • GARCÍA. [2004].1053331112 Cód# 273402 . Asociación Civil Fomento a la Capacitación Agropecuaria.P á g i n a | 13 • CASALINS. Cuadernillo de Actualización Técnica: Capacidad de Almacenaje. [2002]. • Autores: ______________________________________ Daniel González c. D. Cátedra de Procesos y Equipos Poscosecha. A. Facultad de Agronomía. Escuela de Recibidores de Granos de Buenos Aires. c. 1032401472 Cód# 273371 ______________________________________ Iván Darío Pinilla Martínez.c. 1018416869 Cód# 273412 .P á g i n a | 14 ______________________________________ Diego Bolívar c.c. c. 80202564Cód# 273025 ______________________________________ David Andrés Rivas Tabares c.